JPS649722B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、ZnO焼結体を主体とするバリスタに
オーム性接触する電極材料に関するものである。 従来例の構成とその問題点 従来、バリスタ用の電極の形式には、一般に
Agペイントが使用されているがオーム性接触に
なつていない即ち接触抵抗が大きいという難点が
あつた。その影響は特に低圧用バリスタにおいて
著しく、バリスタ本来の電圧に加えて電極の接触
抵抗に基づく電圧があり、そのためバリスタとし
ての本来の性能が一部損なわれ、例えば、バリス
タの立上り電圧が上昇するとか、サージを吸収、
抑制した時の制限電圧が高くなるなどの問題があ
つた。ここで、すでに−族化合物半導体の電
極材料として、シルバーペイントにInやIn₂O₃な
どのIn成分を加えてIn−Ga合金の電極と同等の
オーム性接触をする低抵抗の電極材料が公知であ
る。この電極材料はペースト状であるために、塗
布（印刷）、焼付けという量産性のよい方法で電
極を形成することができる。ところが、前記電極
材料は−族化合物半導体にオーム性接触する
電極材料としては公知であるものの、特定の微量
の添加物を含むZnO焼結体バリスタに適用可能か
どうかは未知であつた。即ち、ZnOは−族化
合物半導体であるから、−族化合物半導体用
電極材料がZnO用電極材料として適用可能である
ことは容易に類推されるところではあつたが、一
方ではZnOを主体とするものの、その中に微量の
添加物を含み、且つZnOを主成分とする焼結微粒
子とその周囲をとり囲む粒界層の特異な現象を巧
みに利用するバリスタに適用可能であるかどうか
は実験的に未知であつた。それは、Inもしくは
In₂O₃等のIn成分が熱処理後バリスタの特性を妨
害する可能性を否定しえないところであつたから
である。また、その他の電極材料としては前記し
たIn−Ga合金やAl、In等が使用されていたが、
In−Ga合金はオーム性接触の点では優れている
ものの、低融点材料であるため電極としての機械
的強度が劣ると共にGaは高価でもある。AlやIn
等他の金属では電極形成法として蒸着法がよく使
われるが高価な装置や高度の技術を必要とすると
いう欠点があり、特にAlの場合にはオーム性も
よくない。そして、印刷法以外の電極形成法とし
ては、前記した蒸着法や合金法、液相成長法、メ
ツキ法等もあるが、何れの方法にも印刷法に比べ
て量産性や電極としての特性に難点があつた。こ
のようなことからバリスタ用電極材料として、オ
ーム性接触を保持し且つ量産性に優れた印刷法を
適用することができるペースト状の電極材料が要
望されているが、これまでのところそのようなバ
リスタ用低抵抗導体塗料は提供されていない。 発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消し、オーム性接
触になる即ち接触抵抗が小さく且つ量産性に優れ
たバリスタ用電極材料を提供することを目的とす
るものである。 発明の構成 上記目的を達するため、本発明のバリスタ用電
極材料は、InもしくはIn酸化物のIn成分とAgと
樹脂及び溶剤の各組成から成るものであり、これ
によりバリスタ用電極材料としてオーム性接触に
なり且つ量産性に優れた材料を得ることを可能な
らしめたものである。このことは、上記電極材料
が特定の添加物を含む酸化亜鉛（ZnO）焼結体に
見出された新しい粒界現象を応用したセラミツ
ク・バリスタ（電圧非直線抵抗素子）用電極材料
として優れていることが実験的に確められたこと
に基づく。 実施例の説明 以下、本発明の電極材料をバリスタに付着させ
た具体的な一実施例について説明する。 図において、１はZnOバリスタ素体で次のよう
にして製造したものである。即ち、ZnOに0.5モ
ル％のBi₂O₃、CO₂O₃、MnO₂、SnO₂、TiO₂を加
え、十分混合した後、直径17mm、厚さ２mmの円板
状に400Kg／cm²の圧力で成型し、1350℃の空気中
で焼成した後両面をSiC粒子を用いて厚さ１mmに
研磨したもので、焼結後の素体の直径は約14mmで
ある。２は電極で、上記バリスタ素体１にInと
Agと樹脂及び溶剤の各組成からなる電極材料を
塗布して焼き付けたものである。ここで、上記電
極材料としてInとAgの混合割合が異なる数種の
試料を用意してそれらの電極材料をバリスタ素体
１に塗布し、それぞれ所定の温度と時間で焼き付
けしてからこのバリスタに１ｍＡの電流を流した
時のバリスタ両端の電圧（V₁ｍＡ）を測定した
ものを第１表及び第２表に示す。表中、各々の値
は各試料５個の平均値を示し、Inとしては325メ
ツシユの金属粉を使用したものである。そして、
第１表における試料１〜６と第２表における試料
11〜16が本発明の実施例で、これらと、試料７、
17のInを含まない市販のシルバーペイント及び試
料８、18のバリスタとオーム性接触を示すといわ
れているIn−Gaとを比較したものである。また、
第１表と第２表では使用したバリスタの試料が異
なる。

【表】 ＊ 比較例

【表】 ＊ 比較例
両表から本発明の電極材料を使用したバリスタ
では、１ｍＡを流した時のバリスタの両端の電圧
（V₁ｍＡ）が、オーム性接触を示すIn−Ga（試料
８、18）電極とほぼ同等の値になつているのに対
し、Inを含ませていない従来のシルバーペイント
（試料７、17）ではその電圧が1.7V高くなつてお
り、即ち電極の接触抵抗が高いことがわかる。な
お、実施例は示さなかつたが、Inの代りにIn₂O₃
を用いてもバリスタに対する接触抵抗の著しく低
い電極材料が得られる。このIn₂O₃の場合、Inよ
り粒子の小さいものが得られ易く、シルバーペー
ストへの分散が容易で組成の均一なものが得られ
易いという利点がある。 次に、Agに対するInの混合割合について説明
すると、電極自体の抵抗値を低くするためには
Agの割合の高いことが望ましく、バリスタに対
するオーム性接触抵抗をよくするためにはInの混
合割合の高い方が望ましい。In混合割合が３重量
％と低い場合でも第１表に示した通りオーム性接
触が得られ、その割合が0.1重量％であつても電
圧（V₁ｍＡ）はInを全く入れない場合より1V以
上低い値となる。但し、この場合、オーム性接触
を得るには、分散をよくするために長時間を要す
ると共に熱処理時間も５時間以上と長くしなけれ
ばならない等の欠点がある。逆にIn混合割合が高
すぎるとペーストが硬くなり、ペーストを塗布し
て電極を形成する際の作業性が悪くなとという欠
点が生じてくる。このことはIn混合割合が70重量
％を越えるとスクリーン印刷がほとんど不可能に
なり、またIn粉の粒度とも関係するが、電極材料
自体の抵抗を高くする等の関係も生じてくる。こ
のような点から、電極自体の抵抗、接触抵抗、作
業性、機械的強度、経済性等を考慮すると、電極
材料のIn混合割合は0.1〜70重量％の範囲が望ま
しい。 発明の効果 以上のように本発明によれば、バリスタ用電極
材料として良好なオーム性接触をなすと共に、ペ
ースト状であるためスクリーン印刷法により簡単
に電極を形成することが可能で、合金法、蒸着法
等他の電極形成法に比べ格段に容易で量産性に優
れ且つ安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すバリスタの断面図
である。 １……ZnOバリスタ素体、２……電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ InもしくはIn酸化物のIn成分とAgと樹脂及
   び溶剤の各組成から成るバリスタ用電極材料。 ２ In成分が0.1〜70重量％を占めていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のバリスタ
   用電極材料。